关系自动驾驶最终落地 浅析汽车线控技术
2019
05/23
盖世汽车 任慧娟
  在未来自动驾驶车辆上,转向杆、刹车和加速踏板等都不会再保留,车辆智能感知单元通过线束将指令传递给转向或制动系统来实现车辆的操控,因此,线控转向和线控制动则当中两项至为关键的技术,汽车线控技术的发展关系着自动驾驶能否最终落地。

如今,自动驾驶已经不再是纸上谈兵,更多的是步入量产化实战筹备。而在此过程中,线控技术因其重要性和必要性正逐步成为企业关注和竞争的焦点。更有专家认为,它的发展关系着自动驾驶能否最终落地。

什么是线控技术?

简单来说,线控技术就是将传统的汽车机械操纵系统变成通过高速容错通信总线与高性能CPU相连的电气系统。目前的线控技术包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬架系统、线控增压系统、线控油门系统及线控转向系统。

而在未来自动驾驶车辆上,转向杆、刹车和加速踏板等都不会再保留,车辆智能感知单元通过线束将指令传递给转向或制动系统来实现车辆的操控,因此,线控转向和线控制动则当中两项至为关键的技术。

首先来说线控转向,实际上,电子助力转向(EPS)非常接近线控转向,不过当中的最大区别在于线控转向取消了方向盘与车轮之间的机械连接,用传感器获得方向盘的转角数据,然后 ECU 将其折算为具体的驱动力数据,用电机推动转向机转动车轮。而 EPS 则根据驾驶员的转角来增加转向力。相对EPS而言,线控转向安全性更高、反应更快,方向盘布局也更为灵活。目前,该技术在高级轿车、跑车及概念车上已有一定的应用。

图片来源:盖世汽车研究院

线控制动是线控技术中最关键也是最难的部分。中国人工智能学会理事长李德毅院士曾在其公开演讲时表示,自动驾驶车的量产举步维艰,最重要原因在于线控的制动。目前,线控制动主要有两类技术模式:线控液压制动器(EHB)和电子机械制动(EMB)。其中,EHB是在传统的液压制动器基础上发展而来的,不过比传统的液压制动器, EHB 有了显著的进步,其结构紧凑、改善了制动效能、控制方便可靠、制动噪声显著减小、不需要真空装置、提供了更好的踏板感觉,然局限性是整个系统基本还是离不开制动液。

而EMB和 EHB 的最大区别就在于它不再需要制动液和液压部件,制动力矩完全是通过安装在 4 个轮胎上的由电机驱动的执行机构产生。因此相应的取消了制动主缸、液压管路等,大大简化制动系统的结构,更为显著的是随着制动液的取消,减少了污染。

图片来源:盖世汽车研究院

而无论是哪类线控技术,目标都很明确,为了使汽车结构更简单、重量更轻、制造更方便、运行更高效。而对于未来自动驾驶而言,线控亦称得上是一种标配性技术。

目前技术研发及应用现状

据了解,线控技术并非是近年才出现,该技术已存在20余年,但之前因为技术上的不成熟导致消费者使用感受不如传统机械系统,且线控技术是由行车电脑对于转向、加速等行为进行调节控制,责任归属方面很难理清,种种因素阻碍了其在市场上的普及推广。

而近年智能网联汽车的快速发展,为其带来了新的生机,同时良好的市场前景引发了企业及相关机构的竞相投入。

当中,近两年动作较大的要数全球领先的底盘系统集成商舍弗勒,2018年8月,舍弗勒与全球领先的线控驱动技术提供商帕拉万有限公司成立合资公司,而作为交易的一部分,合资公司获得了帕拉万的SPACE DRIVE技术。

据了解,SPACE DRIVE最初是为残疾人开发,在市场上已应用17年,100%用可靠的全电子系统代替笨重的机械车辆控制系统。

对于线控而言,最基础也是最核心的要素即是安全。对于此,舍弗勒大中华区汽车主机事业部底盘系统事业部高级副总裁张敏恒指出,Space Drive采用三重冗余(当中含三个CPU和两个电机,任何一个出现故障,其他会无缝接管运营),确保控制系统的高度可用性及安全性。此外,该系统已通过极其严格的ISO 26262-ASIL D功能安全认证及公共道路认证,并拥有10亿公里公共道路无事故行驶记录,是一款可立即投入市场应用的成熟技术。据介绍,Space Drive可助力于L4-L5级自动驾驶,目前舍弗勒正在开发第三代。

对于舍弗勒而言,Space Drive在其自动驾驶技术战略规划中是一项重要的补充。张敏恒表示,舍弗勒在自动驾驶方面的定位很清楚,首先是对底盘核心技术的全面覆盖,比如线控技术,此外还包括P2、三合一电桥、轮毂电机等高效驱动系统。此外,还涉入到数字技术领域。

而在今年上海uu快三期间,这些创新技术已经在舍弗勒未来城市交通概念车Schaeffler Mover上得到了验证。在这款概念车上,舍弗勒智能转向驱动模块为四个车轮提供驱动力,转向系统采用了机电式“线控转向”方式,通过Space Drive技术实现控制,可以帮助车辆实现90°的转向角度。此外,考虑到联网功能对自动驾驶城市车辆的重要性,Schaeffler Mover在设计时还考虑了联网的需求,通过位于云端的“数字孪生体”对车辆运行状态数据进行持续分析,来提前确定车辆未来的维修保养需求。

而近期,该司在自动驾驶版图中再添“新军”,其宣布将收购定制化软件和电子解决方案提供商XTRONIC,此项收购预计将于2019年6月完成。XTRONIC成立至今已有二十年,为多个领域提供服务和解决方案,包括自动驾驶、电驱动、功能安全以及相关方法、工具和测试系统等,客户包括大量知名汽车制造商和供应商。另值得一提的是,在Space Drive线控系统的开发中,XTRONIC是帕拉万重要的合作伙伴。

除了舍弗勒外,汽车科技巨头博世、大陆、ZF等在线控技术方面亦较早进行了布局。

据了解,博世的 iBooster 于 2013 年初推出,已应用大众、特斯拉等相关车型上,而今年年初,博世宣布其亚太地区首个智能助力器(iBooster)生产基地于南京正式落成启用。

博世iBooster系统

而大陆集团的线控制动系统MK C1于2011 年就已经推出, 由于采用了“线控制动”设计,MK C1 制动系统可实现 100% 的制动能量回收。据了解,相关产品2016年在法兰克福工厂实现量产,2020年底将在中国量产。

大陆集团MK C1制动系统

采埃孚集成式制动控制系统(IBC)将全电子制动控制系统和再生系统功能集成于单个一体化单元中,这是一款能够实现无真空支持的助力制动系统,其量产计划也已排上日程表。

采埃孚集成式制动控制系统(IBC)

此外,意大利制动器系统制造商布雷博已经完成对线控制动系统的测试,累计安全行驶里程达到50万公里,预计新型线控制动将在2020年之前实现量产。

未来随着智能网联的逐步成熟,分食者亦会越来越多,届时将会进入真正的拼技术时代。不过,特别提出的是,对于线控技术而言,安全始终是基础,忽视不得!

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